package com.xiongtian.sort;

import java.util.Arrays;

/**
 * @author xiongtian
 * @version 1.0
 * @date 2021/4/6 15:36
 */
public class RadixSort {
    public static void main(String[] args) {

        // 80000000 * 11 * 4 / 1024 / 1024 / 1024 = 3.278255 G
        int[] arr = new int[80000];
        for (int i = 0; i < 80000; i++) {
            arr[i] = (int) (Math.random() * 8000000); //生成[0,8000000)之间的数
        }
        //int[] arr = {53, 3, 542, 748, 14, 214};
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        radixSort(arr);//排序的时间为：144 ms
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("排序结束：");
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
        System.out.println("排序的时间为：" + (endTime - startTime) + " ms");
    }

    // 基数排序方法
    public static void radixSort(int[] arr) {

        // 根据前面的推导，我们可以得到最终的基数排序的代码
        // 1.先得到数组中最大的数的位数
        int max = arr[0]; // 假设第一个数就是最大的数
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            if (arr[i] > max) {
                max = arr[i];
            }
        }
        // 得到最大数是几位数
        int maxLength = (max + "").length();

        // 定义一个二维数组，表示10个桶，每个桶就是一个一维数组
        // 说明：
        // 1. 二维数组包含一个一维数组
        // 2. 为了防止在放数的时候，数据溢出，每个一维数组（桶），的大小定位arr.length
        // 3. 明确，基数排序是使用空间换时间的经典算法

        int[][] bucket = new int[10][arr.length];

        // 为了记录每个桶中实际存放了多少个数据，我们定义了一个一维数组来记录各个桶的每次放入的数据的个数
        // 可以理解bucketElementCounts[0] 就是记录bucket[0]桶的放入的数据个数
        int[] bucketElementCounts = new int[10];

        // 这里我们使用循环将代码处理下
        for (int i = 0,n=1; i < maxLength; i++,n *=10) {
            // 针对每个元素的对应位进行排序处理，第一位是个位，第二是十位，第三是百位
            for (int j = 0; j < arr.length; j++) {
                // 取出每个元素对应的值
                int digitOfElement = arr[j] / n % 10;
                // 放入到对应的桶中
                bucket[digitOfElement][bucketElementCounts[digitOfElement]] = arr[j];
                bucketElementCounts[digitOfElement]++;
            }
            // 按照这个桶的顺序（一维数组的下标依次取出数据，放入原来的数组）
            int index = 0;
            // 遍历每一个桶，并将桶中的数据，放入到原数组
            for (int k = 0; k < bucketElementCounts.length; k++) {
                // 如果桶中有数据我们才放入到原数组
                if (bucketElementCounts[k] != 0) {
                    // 循环该桶，即第k个桶（即第k个一维数组），放入
                    for (int l = 0; l < bucketElementCounts[k]; l++) {
                        // 取出元素放入arr中
                        arr[index] = bucket[k][l];
                        index++;
                    }
                }
                // 第i+1轮处理后需要将每个bucketElementCounts[k]置零
                // TODO 将其还原，为下一轮做准备
                bucketElementCounts[k] = 0;
            }

            System.out.println("第"+(i+1)+"轮，对个位的排序处理 arr = " + Arrays.toString(arr));
        }

      /*  // 第一轮排序（针对每个元素的个位进行排序）
        for (int j = 0; j < arr.length; j++) {
            // 取出每个元素的个位的值
            int digitOfElement = arr[j] % 10;
            // 放入到对应的桶中
            bucket[digitOfElement][bucketElementCounts[digitOfElement]] = arr[j];
            bucketElementCounts[digitOfElement]++;
        }
        // 按照这个桶的顺序（一维数组的下标依次取出数据，放入原来的数组）
        int index = 0;
        // 遍历每一个桶，并将桶中的数据，放入到原数组
        for (int k = 0; k < bucketElementCounts.length; k++) {
            // 如果桶中有数据我们才放入到原数组
            if (bucketElementCounts[k] != 0) {
                // 循环该桶，即第k个桶（即第k个一维数组），放入
                for (int l = 0; l < bucketElementCounts[k]; l++) {
                    // 取出元素放入arr中
                    arr[index] = bucket[k][l];
                    index++;
                }
            }
            // 第一轮处理后需要将每个bucketElementCounts[k]置零
            bucketElementCounts[k] = 0;
        }

        System.out.println("第一轮，对个位的排序处理 arr = " + Arrays.toString(arr));


        // ##################################第二轮的处理
        // 第二轮排序（针对每个元素的十位进行排序）
        for (int j = 0; j < arr.length; j++) {
            // 取出每个元素的个位的值
            int digitOfElement = arr[j] / 10 % 10;
            // 放入到对应的桶中
            bucket[digitOfElement][bucketElementCounts[digitOfElement]] = arr[j];
            bucketElementCounts[digitOfElement]++;
        }
        // 按照这个桶的顺序（一维数组的下标依次取出数据，放入原来的数组）
        index = 0;
        // 遍历每一个桶，并将桶中的数据，放入到原数组
        for (int k = 0; k < bucketElementCounts.length; k++) {
            // 如果桶中有数据我们才放入到原数组
            if (bucketElementCounts[k] != 0) {
                // 循环该桶，即第k个桶（即第k个一维数组），放入
                for (int l = 0; l < bucketElementCounts[k]; l++) {
                    // 取出元素放入arr中
                    arr[index] = bucket[k][l];
                    index++;
                }
            }
            bucketElementCounts[k] = 0;
        }

        System.out.println("第二轮，对个位的排序处理 arr = " + Arrays.toString(arr));
        // ##################################第三轮的处理
        // 第三轮排序（针对每个元素的百位进行排序）
        for (int j = 0; j < arr.length; j++) {
            // 取出每个元素的个位的值
            int digitOfElement = arr[j] / 10 / 10 % 10;
            // 放入到对应的桶中
            bucket[digitOfElement][bucketElementCounts[digitOfElement]] = arr[j];
            bucketElementCounts[digitOfElement]++;
        }
        // 按照这个桶的顺序（一维数组的下标依次取出数据，放入原来的数组）
        index = 0;
        // 遍历每一个桶，并将桶中的数据，放入到原数组
        for (int k = 0; k < bucketElementCounts.length; k++) {
            // 如果桶中有数据我们才放入到原数组
            if (bucketElementCounts[k] != 0) {
                // 循环该桶，即第k个桶（即第k个一维数组），放入
                for (int l = 0; l < bucketElementCounts[k]; l++) {
                    // 取出元素放入arr中
                    arr[index] = bucket[k][l];
                    index++;
                }
            }
            bucketElementCounts[k] = 0;
        }

        System.out.println("第三轮，对个位的排序处理 arr = " + Arrays.toString(arr));*/
    }
}
